Enunciado

12.6. a) Qual é o módulo, a direção e o sentido da força gravitacional resultante exercida pelas outras esferas sobre a esfera uniforme de 0,100 kg indicada na Figura 12.31? Os centros das três esferas estão sobre a mesma linha reta. b) De acordo com a terceira lei de Newton, a esfera de 0,100 kg exerce forças iguais e opostas com o mesmo módulo encontrado na parte (a) sobre cada uma das outras duas esferas?

Passo 1

Vamos começar analisando a figura

Bem, as bolas se atraem uma à outra, logo a linha de ação da força está na mesma direção que a linha tracejada na figura, ela cruza todos os centros gravitacionais das bolas.

Vamos lembrar de como se calcular a força de atração gravitacional

F g = G ⋅ M ⋅ m d 2

Onde M e m são as massas, d é a distância entre os centros de gravidade dos corpos e G é a constante gravitacional universal

6,67408 ⋅ 10 - 11 m 3 k g ⋅ s 2

Passo 2

Agora que já sabemos a direção da força, temos que calcular o módulo e o sentido. Bom para começar a calcular vamos definir que o sentido positivo é para à direita.

A gente quer saber somente das forças exercidas na esfera de 0,100   k g , então a força que vamos calcular é a força de interação entre a esfera da esquerda e a esfera do meio somado com a força de interação entre a esfera do meio e a da direita.

F T = 6,67408 ⋅ 10 - 11 ⋅ 0,100 ⋅ - 5 0,4 2 + 10 0,6 2

Agora é só calcular o módulo

F T = 2,32 ⋅ 10 - 11   N

Mas como a gente tinha adotado a direita como sentido positivo, e o módulo resultante deu negativo, então significa que o sentido é para a esquerda. Então

Módulo: 2,32 ⋅ 10 - 11   N

Direção: A linha tracejada da figura

Sentido: Para esquerda

Passo 3

Agora a gente tem que responder o item b), que fala sobre a terceira lei de Newton, vamos lembrar o enunciado dela.

“Para toda ação sobre um objeto, em resposta à interação com outro objeto, existirá uma reação de mesmo valor e direção mas com sentido oposto.”

Olha só, o enunciado da lei nos diz que a reação acontece para a interação com um outro objeto, mas no caso do item (a), nós calculamos para a interação com dois objetos, logo a resposta para o item (b) é : Não.

Resposta

  1. Módulo: 2,32 ⋅ 10 - 11   N
  2. Direção: A linha tracejada da figura

    Sentido: Para esquerda

  3. Não
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